شبیه سازی گردابه های بزرگ جریان خنک کاری لایه ای تک مجرا و مجموعه سوراخ خنک کاری

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 23 آذر 1401  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2022.78932.1140

نویسندگان

یاسر طاهری¹؛ مهران رجبی زرگرآبادی ¹؛ مهدی جهرمی²

¹دانشگاه سمنان-دانشکده مهندسی مکانیک

²دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این مطالعه جریان خنک‌کاری لایه‌ای بر روی یک صفحه تخت بمنظور بررسی اثرات بکارگیری مجموعه سوراخ بر اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای با استفاده از رهیافت RANS و LES شبیه‌سازی شده است. هندسه‌های مورد مطالعه شامل تک سوراخ استوانه‌ای با قطر mm 1/11 و یک مجموعه سوراخ با 14 سوراخ استوانه‌ای 97/2 میلیمتری می‌باشند، بطوریکه سطح مقطع خروجی لوله خنک‌کاری در هر دو حالت یکسان است. این مجموعه سوراخ به شکل سوراخ fan چیدمان شده است. شبیه‌سازی عددی در نسبت چگالی 6/1، نسبت طول به قطر 4، زاویه 35 درجه و نسبت دمش 25/1 صورت گرفته است. نتایج بدست آمده نشان می‌دهند که جایگزینی یک تک سوراخ با مجموعه سوراخ شکل داده شده، منجر به افزایش قابل توجهی در اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای در هر دو جهت طولی و عرضی می‌گردد. این افزایش در پی تغییر در ساختار گردابه‌ها حاصل می‌گردد. به طوریکه افزایش در حدود 94 درصدی در میانگین سطحی اثربخشی خنک‌کاری لایه‌ای را در پی دارد. در مجموعه سوراخ خنک‌کاری، مقیاس گردابه‌های hairpin کوچکتر از گردابه‌های تک سوراخ است و شکل‌گیری آن‌ها در مکانی دورتر از سوراخ خنک‌کاری صورت می‌گیرد. در ساختار مجموعه سوراخ جفت گردابه-های anti-jet تشکیل می‌شوند که جهت چرخش این گردابه‌ها بر خلاف جهت CRVP است.

کلیدواژه‌ها

خنک‌کاری لایه‌ای؛ مجموعه سوراخ؛ شبیه‌سازی گردابه های بزرگ؛ ساختارهای منسجم